La circona estabilizada con 3 mol% de itria (3Y-TZP) es un material cerámico con
óptimas propiedades de resistencia y tenacidad; por esta razón se ha empleado
considerablemente en las ultimas décadas, en particular para la producción de implantes
dentales y otras aplicaciones biomédicas. Estas propiedades se deben mayormente al
mecanismo de aumento de tenacidad por transformación de fase, a través del cual la fase
tetragonal de la circona, metaestable a temperatura ambiente gracias al efecto estabilizante
de la itria, se transforma en monoclínica cuando es sometida a tensión. Este fenómeno está
acompañado por una expansión de volumen del 5%; si ocurre solamente delante de la
punta de las grietas, impide su propagación aumentando así la tenacidad y la resistencia.
El punto débil de este material está constituido el fenómeno de degradación
hidrotérmica también denominado en inglés “Low Temperature Degradation” (LTD), el cual
tiene lugar a temperaturas entre Tamb y 450ºC y en ambiente húmedo. Consiste en la
progresiva transformación de la fase tetragonal a monoclínica con el tiempo, acompañada
por la formación de micro-grietas superficiales y la degradación de las propiedades
mecánicas superficiales a tiempos relativamente cortos, y las de volumen para tiempos
largos. Existen indicios de que el fenómeno se produce también a la temperatura de 37ºC en
contacto con los fluidos corpóreos, dando lugar a problemas de inflamación,
desprendimiento aséptico o rotura de la prótesis biomédica.
El propósito de este proyecto es desarrollar un proceso para modificar la 3Y-TZP con
el fin de establecer un nuevo tipo de pilar dental resistente frente a la LTD. Para ello, se
estudia el efecto de la impregnación del implante antes de la sinterización con una solución
de sales de ceria, con la finalidad de buscar la condición más eficaz para contrarrestar la
LTD. La temperatura de pre-sinterización más apropiada resulta ser de 1100ºC, con la que
se llega a introducir hasta 4 mol% de ceria en la superficie del material, reduciendo en gran
medida la cinética de la LTD sin afectar la microestructura superficial ni tampoco las
propiedades mecánicas. El estudio se completa con la producción de pilares de un tamaño
similar a los implantes comerciales usando la temperatura de pre-sinterización de 1100ºC,
con el fin de comparar el efecto de la introducción de ceria en las propiedades de resistencia
por una geometría similar a la del producto acabado. La adición de ceria por este método no
parece tener efectos negativos sobre la resistencia de los prototipos ensayados.
